التحقق من حساب الإكليل الحراري. أساسيات الحساب الحراري للمبادلات الحرارية

معلومات عامة. يتم تقليل حساب التحقق الحراري للإكليل لتحديد كمية الحرارة التي يتصورها الإكليل. يتم حساب كمية الحرارة التي يدركها الإكليل باستخدام معادلة توازن الحرارة ومعادلة نقل الحرارة. تتم مقارنة نتائج الحساب ، إذا كان التناقض بين نتائج الحساب وفقًا لمعادلة توازن الحرارة ووفقًا لمعادلة نقل الحرارة لا يتجاوز ± 5٪ ، فيُعتبر الحساب مكتملاً.

من الناحية الهيكلية ، يتكون الإكليل من أنابيب من الحاجز الخلفي ، ولكن يتم وضعها مع زيادة عرضية S = 200-300 مم وطولي S2 = 250-400 مم في الدرجات ، بينما يتم تربيتها في عدة صفوف Z 2 الأنابيب الصدفيّة. أحيانًا يكون الإسكالوب مصنوعًا من أنابيب ذات قطر أكبر (حوالي 100 مم) مرتبة في صف واحد (س= 400-800 مم).

من حساب الفرن لسطح التسخين السابق ، تُعرف درجة الحرارة والمحتوى الحراري للغازات أمام الأسقلوب. تؤخذ درجة حرارة الغازات خلف الإكليل مع التحقق اللاحق منه وتكريره. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تكون مرتبطة بشروط ضمان التشغيل الموثوق به للسخان الفائق. وفقًا لتبريد غازات المداخن في الإكليل ، يمكن أخذ DO \ u003d - $ f مبدئيًا للإكليل أحادي الصف (Z 2 \ u003d 1) 5-10 درجة مئوية ، للصفوف المزدوجة - 20-25 درجة مئوية ، لثلاثة صفوف من الإكليل - 30-45 درجة مئوية وللإكليل المكون من أربعة صفوف - 50-80 درجة مئوية (قيمة أقل للوقود الرطب ، أعلى للوقود الجاف). عدد الصفوف على طول تدفق الغاز في فسطون Z 2 مأخوذ من رسم المرجل.

درجة حرارة الوسط الساخن ثابتة وتساوي نقطة الغليان عند الضغط في أسطوانة الغلاية ، يتم تحديد فرق درجة الحرارة بواسطة الصيغة

أين - متوسط ​​درجة حرارة الغازات في الإكليل ، درجة مئوية ؛ tH ~

نقطة الغليان عند الضغط في الأسطوانة.

يتم تحديد متوسط ​​سرعة الغازات في الإكليل - القيمة الضرورية لتحديد معامل انتقال الحرارة بالحمل الحراري - من التعبير (6.7). حجم الغازات لكل وحدة وقود V صيحدده الهواء الزائد عند مخرج الفرن.

يتم تحديد المساحة المفتوحة لمرور الغازات من رسم المرجل باستخدام الشكل. 11.2.

أين ارتفاع نافذة الغاز حيث يقع الإكليل ، م ؛ أ- عرض المرجل على طول الجبهة ، م ؛ د- قطر الأنبوب (محدد من الرسم) ؛ Z-عدد الأنابيب في صف واحد.

إذا كانت المسافة من الأنبوب الخارجي للأسقلوب تساوي الدرجة المستعرضة س 1 ، إذن

إذا كانت المسافة المحددة ق / 2 ،من ثم

يتم تحديد معامل انتقال الحرارة بالحمل الحراري k في حالة التدفق العرضي اعتمادًا على شكل الحزمة (الممر أو المتعرج) وفقًا للرسوم البيانية 7 أو 8 أو وفقًا للشكل. 6.4 ، 6.5. في التدفق المائل حول الحزم المستقيمة بزاوية بين اتجاه التدفق ومحاور الأنبوب

يتم تحديد معامل انتقال الحرارة عن طريق الإشعاع بواسطة الصيغ (6.35) ، (6.37) أو الرسم البياني 18 ، انظر الشكل. 6.14.

يتم تحديد السماكة الفعالة للطبقة المشعة بواسطة الصيغة

يتم تحديد مسارات الأنابيب من خلال المسافة الفعلية بين محاور الأنابيب من الرسم. في حساب التصميم وفقًا للخطوات الموصى بها للأنابيب الصدفية S> 300, ق 2> 200 ملم.

لا يؤخذ في الاعتبار إشعاع أحجام الغاز إلى الإكليل. يتم حساب درجة حرارة الجدار الملوث بالصيغة

عند حساب معامل انتقال الحرارة للأسقلوب ، لا يؤخذ في الاعتبار معامل انتقال الحرارة من الجدار إلى خليط البخار والماء a 2 ، لأنه أكبر بكثير من oc ، وبالتالي يمكن إهمال المقاومة الحرارية 1 / a 2 .

في جميع الحالات ، يتم تحديد معامل انتقال الحرارة للإكليل بواسطة الصيغة

حيث | / - معامل الكفاءة الحرارية.

بالنسبة لمراجل الغلايات عالية الطاقة وحزم الغلايات المتطورة من الغلايات منخفضة الطاقة ، اعتمادًا على نوع الوقود ، يتم أخذ "K" في حدود 0.5-0.7 وفقًا للجداول 7.4.7.5 ، الجداول 6.4.

يتم تحديد معامل انتقال الحرارة من الغازات إلى جدار الإكليل بواسطة الصيغة

أين؟ - معامل استخدام السطح.

كامل سطح التبادل الحراري للإكليل

لحساب كمية الحرارة المنقولة من الغازات إلى الإكليل بسبب انتقال الحرارة بالحمل الحراري س تي ،وفقًا للصيغة (6.1) ، يتم أخذ سطح التبادل الحراري الكامل للإكليل كسطح تسخين محسوب.

في حساب التحقق ، وفقًا لمعادلة نقل الحرارة ، يتم تحديد كمية الحرارة المنقولة إلى سطح الإكليل س تي ،ويقارن مع قيمة امتصاص الحرارة للإكليل س ،الذي يتكون من مكونين: الحرارة المنبعثة مباشرة من الغازات عند تبريدها &" Fقبل؛ الحرارة التي يتلقاها الإكليل بواسطة إشعاع الفرن.

إذا كان التناقض بين س تولا تتجاوز ± 5٪ ، الحساب غير محدد.

المعلمات الهندسية للإكليل. تؤخذ المعلمات الهندسية للإكليل وفقًا لبيانات جواز السفر للغلاية:

• - القطر الخارجي للأنابيب د ح = 76 مم ؛
• - عدد صفوف الأنابيب في اتجاه حركة الغازات Z 2 = 4 ؛
• - درجة عرضية للأنابيب * Si = 380 مم ؛
• - الانحدار الطولي للأنابيب ق 2= 400 مم ؛
• - ترتيب الأنابيب - متداخلة ؛
• - حجم سطح التسخين Еф = 164 م 2 ؛
• - قسم مجاني لمرور الغازات / \ u003d 50.3 م 2.

حساب المحتوى الحراري لغازات المداخن عند مخرج الإكليل. يُفترض أن تكون درجة حرارة غاز المداخن أمام الأسقلوب مساوية لدرجة حرارة الغاز عند مخرج الفرن.

يتم تحديد درجة حرارة غاز المداخن خلف الإسكالوب بالصيغة التالية:

حيث نأخذ ° С - تبريد الغازات في فسطون.

مأخوذة وفقًا للجدول. II-1 ، انظر الجدول. 4.7

المحتوى الحراري لغاز المداخن عند مخرج الإكليل:

حساب الحرارة التي يدركها الإكليل حسب معادلة توازن الحرارة. تتكون الحرارة التي يدركها الإكليل من عنصرين:

1. الحرارة المنبعثة من الغازات س 6 f ، kJ / kg ، تُحسب بالصيغة (5.5) وفقًا لـ (معادلة توازن الحرارة):

حيث (p هو معامل الحفاظ على الحرارة ، يأخذ في الاعتبار فقدان الحرارة من سطح التسخين إلى البيئة ، (p = 0.99 ؛

المحتوى الحراري للغازات عند مدخل الإكليل وعند الخروج من الإكليل ، على التوالي ، كيلوجول / كجم ؛

التغيير في معامل الهواء الزائد في سطح التبريد (الإكليل) ، نعم = 0 ؛

المحتوى الحراري للهواء الماص ، كيلوجول / كجم.

2. يتم تحديد الحرارة (9 لترات ، كيلوجول / كجم ، التي يتلقاها الإكليل عن طريق إشعاع الفرن ، بواسطة الصيغة

أين Xو - منحدر حزمة الأنبوب ، يأخذ في الاعتبار حقيقة أن الأسقلوب لا يلاحظ كل الحرارة المنبعثة من الفرن. Xو يتحدد من الشكل. 5.19 في S / د = 380/76 = 5 للترتيب المتعاقب للأنابيب التي نقبلها X دولار = 0,74;

0l، h.f - حرارة الإشعاع من الفرن إلى الإكليل ، kJ / kg.

يتم تحديد حرارة الإشعاع من الفرن إلى الإكليل بالصيغة (5.24):

أين ص | ج - معامل توزيع الحمل الحراري على طول ارتفاع الفرن ، محددًا وفقًا للجدول. 4.10 ، اقبل r | ج = 0.8 ؛

q „-متوسط ​​الضغط الحراري لسطح التسخين لشاشات الفرن ، kW / m 2 (انظر (4.49)) ؛

^ lf - سطح استقبال الشعاع من التقوقع ، م 2.

متوسط ​​الضغط الحراري لسطح التسخين ف ن ، kW / m ، يتم تحديد شاشات الفرن بالصيغة (4.49):

g Debl ~ امتصاص الحرارة النوعي للفرن ، kJ / kg ، يتم تحديده بواسطة الصيغة (4.23):

الحرارة التي يتلقاها الإكليل عن طريق إشعاع الفرن:

حساب الحرارة التي يدركها الإكليل حسب معادلة انتقال الحرارة. كمية الحرارة سيتم تحديد T ، kJ / kg ، المنقولة إلى الإكليل وفقًا لظروف نقل الحرارة ، بواسطة الصيغة (6.1):

أين F- سطح التبادل الحراري المحسوب للإكليل ، م 2 ؛ ل- معامل انتقال الحرارة ، W / (م 2 كلفن) ؛

في- متوسط ​​فرق درجة الحرارة على سطح التبادل الحراري بأكمله ، درجة مئوية ؛

في -استهلاك الوقود المقدر ، كجم / ثانية.

1. يتم تحديد متوسط ​​فرق درجة الحرارة وفقًا للتوصيات الواردة في (انظر الصفحة 148) ، عند درجة حرارة ثابتة لإحدى الوسائط. يتم تحديد درجة حرارة خليط الماء والبخار في الإكليل من الجدول. XXIII كدرجة حرارة تشبع عند الضغط في أسطوانة المرجل ° С:

يتم تحديد متوسط ​​فرق درجة الحرارة بواسطة الصيغة (6.47):

2. السرعة المقدرة دبليوص ، م / ث ، الغازات في إكليل تتحدد بالصيغة (6.7):

أين V ص- الحجم الإجمالي للغازات أثناء احتراق 1 كجم من الوقود عند 0.1 ميجا باسكال و 0 درجة مئوية ، محددًا بمتوسط ​​فائض الهواء في مجرى الغاز ، م 3 / كجم ، (الجدول 11.1 من هذا الحساب) ؛

0 sr - متوسط ​​درجة حرارة غاز المداخن في المداخن ، درجة مئوية ، (يُعرَّف على أنه نصف مجموع درجات حرارة الغاز عند مدخل سطح التسخين وعند الخروج منه) ؛

/ - قسم حي من الإكليل (قسم لمرور الغازات) م 2.

3. معامل انتقال الحرارة ل، W / (م 2 كلفن) ، تحددها الصيغة التالية (انظر الجدول 6.1):

حيث c / هو معامل الكفاءة الحرارية ، وفقًا للجدول. 6.4 ،

ots - معامل انتقال الحرارة من الغازات إلى الجدار ، W / (م 2 كلفن).

4 ا؛ يتم تحديده بواسطة الصيغة (6.5):

أين % - معامل استخدام سطح التسخين ، يأخذ في الاعتبار الغسيل غير المتكافئ للسطح بالغازات (انظر الصفحة 119) ، هل نقبل؟ = 1 ؛

معامل انتقال الحرارة للاتفاقيات من الغازات إلى سطح التسخين ، W / (م 2 كلفن) ؛

أ l - معامل انتقال الحرارة عن طريق إشعاع نواتج الاحتراق ، W / (م 2 كلفن).

5. يتم تحديد معامل انتقال الحرارة بالحمل الحراري a k ، W / (m 2 K) ، للحزم ذات الأنابيب الملساء المتداخلة بواسطة الصيغة (6.10) ، وفقًا للصفحة 125 أو وفقًا لبرنامج رقم 8:

حيث يتم تحديد معامل انتقال الحرارة بالحمل الحراري W / (م 2 كلفن) من الشكل. 6.5 صفحة 124 (لحزم الأنابيب المتداخلة مع الغسيل العرضي) ؛

صفحة 1

يسمح الحساب الحراري للتحقق بالتحقق من حدود التغيير في المعلمات ومعدل تدفق البخار المتولد في CHP عند القيم القصوى لدرجة حرارة الهواء الخارجي ، والتغيير في نوع الوقود المحروق وحمل التوربينات الغازية وتأثيرها على توربينات البخار. يأخذ التحليل في الاعتبار نوع المخطط الحراري لـ CCGT (أحادي أو متعدد الكتل) ، بالإضافة إلى إمكانية تشغيل التوربينات البخارية للمحطة في إحدى وحدات CU المتاحة.

يتم إجراء حساب حراري للتحقق لغلاية تسخين النفايات ذات تصميم معروف من أجل تحديد خصائصها الحرارية عند الأحمال المختلفة للغلاية نفسها والتغيير في أوضاع تشغيل وحدة التوربينات الغازية. يتم إجراء حساب التحقق أيضًا في حالة تركيب غلاية حرارة مهدرة ، مصممة لاستخدام حرارة غازات العادم لنوع معين من التوربينات الغازية ، خلف توربين غازي من نوع آخر. من أجل حساب التحقق ، من الضروري معرفة معلمات نواتج الاحتراق عند مدخل غلاية حرارة النفايات ، وضغط ودرجة حرارة مياه التغذية ، وأحيانًا درجة حرارة البخار شديد السخونة. نتيجة للتحقق من الحساب الحراري ، مع الخصائص الهندسية المعروفة لأسطح التسخين ، ودرجات حرارة وسط العمل (البخار والماء ومنتجات الاحتراق) عند مدخل ومخرج الأسطح ، وسرعة وسائط العمل ، والديناميكية الهوائية تحديد مقاومة غلاية الحرارة الضائعة وأدائها.

يتم إجراء حسابات التحقق الحرارية لتحديد إمكانية استخدام الأجهزة الجاهزة أو القياسية المصنعة من قبل المصانع ، وكذلك للمبادلات الحرارية الموجودة. في هذه الحسابات ، نظرًا لحجم الجهاز وظروف تشغيله ، التي تحددها الظروف التكنولوجية والحرارية للإنتاج ، من الضروري تحديد الأداء الفعلي للجهاز المركب ومدى مطابقته للأداء المطلوب. بمعنى آخر ، تتمثل مهمة التحقق من الحسابات الحرارية للمبادلات الحرارية في اختيار الظروف التي تضمن الوضع الأمثل لتشغيلها.

أصبحت حسابات التحقق الحرارية مهمة فيما يتعلق بتطوير تدابير لترشيد الإدارة الحرارية للمؤسسات الصناعية وزيادة إنتاجية المعدات الحرارية.

عادةً ما يتعين إجراء حسابات التحقق الحرارية بشكل متكرر أكثر من حسابات التصميم. يتم مصادفة حسابات التحقق في العمل العملي من قبل مجموعة واسعة من العمال الهندسيين. ولكن ، على الرغم من ذلك ، لا تزال طريقة التحقق من الحسابات الحرارية غير مطورة بشكل كافٍ. لذلك ، في المستقبل ، سيتم إيلاء الاهتمام الواجب لطريقة التحقق من الحسابات الحرارية.

تشير حسابات التحقق الحرارية إلى محطات المبخر التي تعمل في ظل ظروف المصنع ولديها مهمة تحديد الوضع الأمثل لتشغيل المحطة في ظل ظروف معينة. هذا هو تقنين تشغيل الأجهزة الحرارية. عند تطبيع تشغيل محطات المبخر ، يجب أن تكون المهمة الرئيسية هي إنشاء نظام درجة الحرارة الأمثل فيما يتعلق بالبيانات الأولية حول الحمل الإجمالي للتركيب واستخراج البخار وأبعاد المباني الفردية.

يتم إجراء الحسابات الحرارية للتحقق إذا كان سطح التسخين للمبادل الحراري معروفًا وكان مطلوبًا تحديد كمية الحرارة المنقولة ودرجات الحرارة النهائية لسوائل العمل. يتم تقليل الحساب الحراري للمبادلات الحرارية إلى الحل المشترك لمعادلات توازن الحرارة وانتقال الحرارة.

يتم إجراء الحسابات الحرارية للتحقق إذا كان سطح التسخين للمبادل الحراري معروفًا وكان مطلوبًا تحديد كمية الحرارة المنقولة ودرجات الحرارة النهائية لسوائل العمل. يتم تقليل الحساب الحراري للمبادلات الحرارية إلى الحل المشترك لمعادلات توازن الحرارة وانتقال الحرارة.

يتم إجراء الحساب الحراري للتحقق من وحدة المرجل الحالية. الغرض من هذا الحساب هو تحديد كفاءة المرجل وتقييم موثوقية تشغيله لوقود معين ، وفي بعض الحالات ليس فقط للحمل المقدر للغلاية ، ولكن أيضًا للأحمال التي تختلف عنها. قد يكون الغرض من حساب التحقق أيضًا هو تقييم تشغيل المرجل بعد إعادة بناء أجهزة الفرن أو أسطح التدفئة من أجل زيادة إنتاجيتها أو كفاءتها.

يتم إجراء الحساب الحراري للتحقق في حالة وجود مبادل حراري جاهز (قياسي) ويكون مطلوبًا لتحديد عدد هذه الأجهزة التي يجب تثبيتها بحيث يتوافق سطح التبادل الحراري مع الذي تم الحصول عليه نتيجة للحساب.

يتم إجراء حسابات التحقق الحرارية لتحديد إمكانية استخدام المبادلات الحرارية الجاهزة أو القياسية لأغراض معينة ، والتي تحددها المتطلبات التكنولوجية.

يتم إجراء حساب التحقق الحراري للجهاز بعد حساب وتصميم جميع أجزائه وتجميعاته. مهام حساب التحقق هي: 1) تحديد درجة الحرارة: أ) على سطح الأجزاء المعدنية والتجمعات. ب) الحد الأقصى والمتوسط ​​داخل العقد التي تحتوي على مواد عازلة ؛ 2) تحديد درجة حرارة وسط التبريد داخل الغلاف للجهاز ذي الغلاف ؛ 3) تحديد درجة حرارة السطح الخارجي لجدران القشرة. يقدم هذا الفصل طرق حساب مبسطة.

يعد الحساب الحراري للتحقق لوحدة الفندق مشكلة رياضية معقدة تتكون من تجميع وحل نظام من المعادلات الجبرية غير الخطية ذات الدرجة العالية. لتجميع حل لهذا النظام ، هناك حاجة إلى مصفوفات مهمة من المعلومات الأولية التي تميز وحدة المرجل ككل ، وكذلك كل سطح من أسطحها.

المبادلات الحرارية هي الأجهزة التي تنتقل فيها الحرارة من جسم إلى آخر. الأجسام التي تعطي الحرارة أو تستقبلها تسمى ناقلات الحرارة. يعتبر التبادل الحراري بين المبردات من أهم العمليات في التكنولوجيا.

وفقًا لمبدأ التشغيل ، يمكن تقسيم المبادلات الحرارية إلى تعافي وتجديد ومزج. هناك أيضًا أجهزة للتبادل الحراري يتم فيها تسخين المبرد أو تبريده بسبب مصادر الحرارة الداخلية.

المبادلات الحرارية المسترجعة عبارة عن أجهزة يتدفق فيها سائلين بدرجات حرارة مختلفة في مساحة مفصولة بجدار صلب. يحدث انتقال الحرارة بسبب الحمل الحراري والتوصيل الحراري ، وإذا كان أحد السوائل على الأقل غازًا مشعًا ، فهذا بسبب الإشعاع الحراري. ومن أمثلة هذه الأجهزة الغلايات ، والسخانات ، والمكثفات ، والمبخرات ، إلخ.

المُجددات هي مبادلات حرارية يتم فيها غسل نفس سطح التسخين إما بسائل ساخن أو بارد على فترات زمنية معينة. أولاً ، يأخذ سطح المجدد الحرارة من السائل الساخن ويسخن ، ثم يعطي سطح المجدد الطاقة إلى السائل البارد. في المُجددات ، يحدث التبادل الحراري دائمًا في ظروف غير ثابتة ، وتعمل المبادلات الحرارية الاسترجاعية في الغالب في وضع ثابت.

نظرًا لأن عملية نقل الحرارة في أجهزة التجديد والاسترداد مرتبطة حتمًا بسطح الجسم الصلب ، فإنها تسمى أيضًا السطح. في الخلط يتم نقل حرارة الجهاز عن طريق الاتصال المباشر وخلط السوائل الساخنة والباردة. أبراج التبريد هي مثال نموذجي لمثل هذه المبادلات الحرارية. في أبراج التبريد ، يتم تبريد الماء عن طريق الهواء الجوي. يتلامس الهواء مباشرة مع الماء ويختلط بالبخار الناتج عن التبخر الجزئي للماء.

بغض النظر عن مبدأ التشغيل ، فإن المبادلات الحرارية المستخدمة في مختلف مجالات التكنولوجيا لها أسماء خاصة بها. ومع ذلك ، من وجهة نظر تقنية حرارية ، فإن جميع الأجهزة لها غرض واحد - نقل الحرارة من مبرد إلى آخر أو سطح الجسم الصلب إلى المبردات المتحركة. يحدد الأخير تلك الأحكام العامة التي تكمن وراء الحساب الحراري لأي مبادل حراري.

أحكام ومعادلات الحساب الحراري الأساسية

يمكن تصميم الحسابات الحرارية للمبادلات الحرارية والتحقق منها. تصميم الحسابات الحرارية (الهيكلية) يتم إجراؤها عند تصميم أجهزة جديدة ، والغرض من الحساب هو تحديد سطح التبادل الحراري. التحقق من الحسابات الحرارية يتم إجراؤها إذا كان سطح التسخين للمبادل الحراري معروفًا وكان مطلوبًا تحديد كمية الحرارة المنقولة ودرجات الحرارة النهائية لسوائل العمل. يتم تقليل الحساب الحراري للمبادلات الحرارية إلى الحل المشترك لمعادلات توازن الحرارة وانتقال الحرارة. هاتان المعادلتان هما أساس أي حساب حراري. يتم إعطاء المعادلات التالية للمبادلات الحرارية الاسترداد.

معادلة توازن الحرارة.يتم تحديد التغير في المحتوى الحراري لسائل التبريد بسبب انتقال الحرارة من خلال العلاقة

هنا وفي ما يلي ، المؤشر "1" يعني أن هذه القيمة مرتبطة بسائل ساخن ، والمؤشر "2" - بسائل بارد. يتوافق التعيين (شرطة) مع هذه القيمة عند مدخل المبادل الحراري ، (شرطان) - عند المخرج.

افترض أن مع ص = ثابتو د = ج ص ديمكن كتابة المعادلات السابقة:

حرارة نوعية مع ص حسب درجة الحرارة. لذلك ، في الحسابات العملية ، متوسط ​​قيمة السعة الحرارية متساوي الضغط في نطاق درجة الحرارة من ر "قبل ر "".1) التيار المباشر ؛ 2) التيار المعاكس. 3) عبر التيار ؛ 4) مع اتجاه معقد لحركة المبردات (التيار المختلط).

من الناحية العملية ، غالبًا ما تكون هناك حاجة لمبادل حراري قياسي أو مطور حديثًا بمعدلات تدفق معروفة G 1 G 2 ، درجات الحرارة الأولية t1 'و t2 '،مساحة سطح الجهاز Fتحديد القيم النهائية لدرجات حرارة المواد الحاملة للحرارة T1 "و t2 "أو ، والتي هي نفسها ، الطاقة الحرارية للجهاز. من المعروف أن مسار انتقال الحرارة والكتلة T1 "و t2 "يمكن حسابها باستخدام الصيغ

, (2.33)

أين ε– كفاءة المبادل الحراري ،تحددها حصة قوتها الحرارية الفعلية من أقصى حد ممكن ؛ (gc) MI n - أصغر ع 1 ج 1و ع 2 ج 2.

من مسار انتقال الحرارة والكتلة ونظرية المبادلات الحرارية ، من المعروف أيضًا أنه في حالة التدفق المشترك ، فإن الحل المشترك لمعادلات نقل الحرارة وتوازن الحرارة ، مع مراعاة المعادلة (2.25) ، يعطي ما يلي التعبير عن الكفاءة:

, (2.34)

أين ; , N = kF / C دقيقةهو عدد وحدات التحويل ؛ C min ، C max - أصغر وأكبر السعات الحرارية الإجمالية للحوامل الحرارية ، تساوي ، على التوالي ، أصغر وأكبر منتجات معدلات تدفق حامل الحرارة وقدراتها الحرارية المحددة. في حالة التيار المعاكس

. (2.35)

بالنسبة للمخططات المتقاطعة والأكثر تعقيدًا لحركة ناقلات الحرارة ، فإن التبعيات ε (ن، C min / C max) معطاة.

إذا كان معامل انتقال الحرارة غير معروف مسبقًا ، يتم حسابه بنفس الطريقة عند إجراء حساب التصميم الحراري.

عند C max >> C min (على سبيل المثال ، في حالة تكثيف البخار المبرد بالماء)

هذا ، على وجه الخصوص ، يمكن أن يؤكد عدم وجود تأثير على Δtمخططات حركة ناقلات الحرارة عند C max / C min → ∞.

من المعادلات: انتقال الحرارة وتوازن الحرارة يتبع ذلك أيضًا N 1 \ u003d kF / C l \ u003d δt l / tو N 2 = kF / C 2 = t 2 / t ؛ε 1 = δ ر 1 / t كحد أقصى و ε 2 = δ ر 2 / t كحد أقصى ، أ ε 1 = 2 ج 2 / ج 1.لذلك ، عن طريق القياس مع الصيغ (2.34) و (2.35)تبعيات الشكل ε 1 (N 1 C 1ج 2) و ε 2 ( N 2 ج 1من 2 ) (انظر على سبيل المثال).

إن الحاجة إلى استخدام معادلة كفاءتها الخاصة ، والتي تختلف عن غيرها ، لكل مخطط محدد لحركة ناقلات الحرارة ، تجعل من الصعب إجراء العمليات الحسابية. للتخلص من العيب الملحوظ ، يمكنك استخدام الطريقة الحالية ، والتي تم تفصيلها في. وفقًا لهذه الطريقة ، فإن اعتماد الكفاءة 2 على عدد وحدات النقل العدد 2والسعة الحرارية الإجمالية النسبية ω = C 2 / C 1 للجميع ، بدون استثناء ، مخططات حركة ناقلات الحرارة موصوفة بصيغة واحدة

أين و φ ،- خاصية الدائرة الحالية. من السهل رؤية ذلك متى و φ= 0 الصيغة (2.37) تدخل في الصيغة (2.34) للتدفق الأمامي ، متى و φ= 1– في الصيغة (2.35) للتدفق المعاكس.

تعتمد فكرة الطريقة الحالية على حقيقة أن قيم الكفاءة للغالبية العظمى من الدوائر المعقدة تقع بين قيم الكفاءة للتيار المشترك والتيار المعاكس. ثم تقديم الوظيفة و φ= 0.5 (1– cosφ) ؛ ل φ = 0 نحصل عليها و φ= 0 ، أي القيمة الدنيا لخاصية الدائرة الحالية ، والتي تتوافق مع التدفق الأمامي. عند φ = π لدينا القيمة القصوى للخاصية و φ= l ، والذي يتوافق مع مخطط التيار المعاكس الأكثر كفاءة.

لأي مخطط ، باستثناء التدفق المباشر والتيار المعاكس ، من أجله و φهي قيم ثابتة ، و φعادة ما يكون هناك بعض الوظائف من N 2 \ u003d kF / C 2.ومع ذلك ، فقد أظهرت الحسابات ذلك العدد 2< 1.5 وحتى في العدد 2<=2 f φ , يمكن أن تؤخذ على أنها دائمة. يتم إعطاء قيم هذه الثوابت في الجدول. 2.3 هناك أيضًا القيم المحددة لخصائص الدائرة الحالية. و φ* ، والتي يتم الحصول عليها إذا كنا في الصيغة (2.37) ننتقل إلى الحد عند العدد 2→ ∞ و ω → 1:

, (2.38)

عند استخدام المعادلة (2.37) ، يصبح من الممكن إجراء حسابات المبادلات الحرارية على الكمبيوتر بمخططات مختلفة لحركة ناقلات الحرارة وفقًا لطريقة موحدة. في هذه الحالة ، يمكن تمثيل أي من المبادلات الحرارية كدائرة تحتوي على مبادلات حرارية أولية متصلة بشكل متوازي ومتسلسل ، وفي كل منها تكون حركة ناقلات الحرارة إما تدفق مباشر ، أو تدفق معاكس ، أو عرضي- التدفق ، أو التدفق العرضي ، أي أنه بسيط. يتم دائمًا اختيار أبعاد المبادلات الحرارية الأولية لتكون صغيرة بما يكفي بحيث يمكن إهمال الطبيعة غير الخطية للتغير في درجة حرارة حاملات الحرارة ويمكن حساب متوسط ​​فرق درجة الحرارة في كل قسم من أقسام السطح الأولية كمتوسط ​​حسابي.

الجدول 2.3. خصائص الدائرة الحالية والكفاءة القصوى للأجهزة لمختلف مخططات حركة المبردات

التحقق من الحساب الحراري للآلة

عند حساب الآلات الكاملة ، بما في ذلك وحدة التكثيف والمبخرات والعناصر الأخرى ، من المستحيل ضبط نظام درجة حرارة تشغيلها. يجب تحديده فقط من خلال حساب حراري خاص للتحقق من الجهاز المخصص للتركيب.

الغرض من حساب التحقق هو معرفة ما إذا كانت الآلة المحددة ستكون قادرة على توفير درجات حرارة الهواء المطلوبة في الغرف مع كسب حرارة معروف ، دون تجاوز القيمة المسموح بها لمعامل وقت التشغيل ب. لهذا ، يتم تحديد نظام درجة الحرارة الفعلية للتشغيل والمعامل الفعلي لوقت عمل الماكينة. في الآلات الأوتوماتيكية المدروسة ، يعمل الضاغط فقط في جزء العمل من الدورة ، والمبخر - بشكل مستمر. لذلك ، يتم حساب الضاغط وفقًا لمتوسط ​​عزم الغليان لفترة عمل الدورة ، والمبخر - وفقًا لمتوسط ​​نقطة الغليان الإجمالية للدورة بأكملها.

في حساب التحقق ، حدد أولاً متوسط ​​نقطة الغليان للدورة بأكملها toc من معادلة نقل الحرارة في المبخر ، والتي عند تبريد الجهاز ، يكون للغرفة الواحدة الشكل.

عندما يتم تبريد آلة واحدة وغرف n ، تأخذ معادلة نقل الحرارة في المبخرات الشكل

في هذه الصيغ

Qkam، Qkam1، Qkam2، ...، Qkamn ​​- الاستهلاك البارد للغرف المقابلة ، W ؛

ki ، kіl ، ki2 ، ... ، الأقارب - معاملات نقل الحرارة للمبخرات ، W / (m2 ° С) ؛

Fi ، Fi ، Fi2 ، ... ، زعنفة - أسطح المبخر ، m2 ؛

tkam، tkam1، tkam2،…، tkamn - درجات حرارة الهواء في الغرف المعنية ، درجة مئوية.

أثبت العمل التجريبي والحسابات الخاصة أن متوسط ​​درجة غليان مادة التبريد على مدار فترة عمل الدورة العليا للآلات منخفضة السعة التي تعمل على تبريد الغرف بدرجة حرارة هواء تتراوح من -2 درجة مئوية إلى +4 درجات مئوية تبلغ حوالي 3 درجات مئوية أقل من نقطة غليان المبرد المتوسط.

بناءً على قيمة عزم الدوران ، يتم تحديد سعة تبريد التشغيل الفعلية Qop للآلة المختارة للتركيب. يتم ذلك وفقًا لخصائص الماكينة الواردة في الإحداثيات Q0 - t0 والمميزة في الكتالوجات والكتب المرجعية (انظر الشكل 106).

عند تحديد Qop من هذا الرسم البياني ، يجب تحديد درجة حرارة التكثيف وأخذ قيم Qop من المنحنى المتعلق بدرجة الحرارة هذه. بالنسبة للوحدات التي تحتوي على مكثف مبرد بالماء ، يتم ضمان الحفاظ على درجة حرارة التكثيف المقبولة بواسطة صمام التحكم في المياه. في وحدات تبريد الهواء ، يتم ضبط درجة حرارة التكثيف وفقًا لدرجة حرارة الهواء المحيط وقدرة تبريد الضاغط. في هذه الحالة ، يمكن ضبط درجة حرارة التكثيف مبدئيًا ، وبعد حساب المكثف ، يمكن تنقيتها.

بالنسبة للآلات المبردة بالهواء ، يجب حساب درجة حرارة التكثيف باستخدام المعادلة

حيث التلفزيون هي درجة الحرارة المحيطة (المكثف) للهواء ، ° С ؛

kk - معامل انتقال الحرارة للمكثف ، W / (m2 ° C) ؛

Fc - سطح نقل الحرارة للمكثف ، م 2 ؛

إذا اختلفت درجة الحرارة المحسوبة بهذه الطريقة عن تلك المقبولة في البداية بأكثر من 2 درجة مئوية ، فيجب تكرار الحساب.

يجب التعبير عن المعامل الفعلي لوقت العمل لآلة التبريد كنسبة من إجمالي استهلاك البرودة لمجموعة معينة من الغرف ΣQkam إلى قدرة التبريد العاملة للآلة (الوحدة) المختارة لتبريد هذه المجموعة من الغرف Qop ، أي

يجب أن تكون القيمة الناتجة لمعامل وقت العمل في النطاق من 0.4 إلى 0.7. تظهر القيم الأعلى لـ b أن أداء الوحدة المختارة غير كاف ؛ يجب أن تأخذ وحدة أخرى ، وزيادة الإنتاجية ، وتكرار الحساب. إذا كان نتيجة الحساب تبين أن ب<4, то ϶то означает, что выбранный агрегат будет мало использоваться, тогда нужно принять агрегат с меньшей холодопроизводительностью и повторить расчет. Когда соотношение тепловых нагрузок не соответствует возможному распределению испарителей по камерам при отсутствии в них реле температуры, следует после поверочного, расчета машины проверить, будет ли обеспечено поддержание заданнои̌ температуры в камерах. Для ϶того пользуются тем же уравнением теплопередачи испарителя для каждой камеры (59), но подставляют в нᴇᴦο найденное значение температуры кипения tоп, а определяют температуру воздуха в камере tкам:

إذا انحرفت القيمة التي تم العثور عليها لدرجة حرارة الهواء في الغرفة بأكثر من 2 درجة مئوية عن قيمتها الاسمية ، فعليك التفكير في خيار وضع المبخرات في الغرف بطريقة مختلفة أو طلب مبخرات بالإضافة إلى المجموعة.

عند التحقق من حساب وحدة التبريد بنظام التبريد بالمحلول الملحي ، من الممكن أخذ عامل وقت التشغيل ب = 0.9 وحساب المبخر للتشغيل المستمر للضاغط ، أي خذ tc≈tor = t0. يتم تحديد نقطة غليان العمل من خلال المعادلات:

, (66)

حيث tpm هو متوسط ​​درجة حرارة المحلول الملحي ، ºС ؛

t0 - نقطة الغليان ، درجة مئوية.

في هذا الحساب ، يمكن تحديد إحدى القيم tpm أو t0. الآخر يحسب حسب المعادلة. يمكن أيضًا تحديد نقطة الغليان بيانياً. لهذا ، على الرسم البياني Q0 - t0 ، الذي يمثل خاصية الوحدة ، يتم رسم خط مستقيم Qi \ u003d k و Fi (tpm-t0) ، وهي خاصية المبخر. سوف تتوافق نقطة تقاطع المنحنى Q0 والخط المستقيم Qi مع نقطة الغليان المرغوبة.

الحساب الحراري للتحقق من الجهاز - المفهوم والأنواع. تصنيف وميزات فئة "التحقق من الحساب الحراري للآلة" 2017-2018.